潮流能发电装置中变桨距控制系统的研究

潮流能发电装置中的变桨距控制系统具有非线性、参数时变性、强耦合等特点,高精度的控制难以实现导致潮流能发电机组输出的电能质量较差。为了改善系统在稳定功率输出区域内的动态性能,提出了一种实用的变桨距控制策略。仿真结果表明,实现了潮流能发电装置的变桨距控制,能够输出稳定的功率。     

柔性叶片潮流能水轮机计算流体力学数值模拟

在海洋能源开发领域,潮流能作为一种新型的能源形式受到的关注。本文对船舶使用的柔性叶片潮流能发电系统中的水轮机进行深入研究,建立基本的海水流体力学模型。首先对常见水轮机的结构特点进行设计建模,然后从能量守恒的角度,对流体的湍流方程进行参数优化。通过数值演算和导数优化,得到叶轮受力分布与运动速率之间的关系,并得到仿真曲线。     

竖轴变偏角潮流发电水轮机的叶片控制机构

为了进行竖轴变偏角潮流发电水轮机的水动力性能的模型试验研究,需要设计该水轮机的试验模型,关键是进行水轮机叶片控制机构的设计.在比较现有的变偏角叶片控制机构的设计思路和工作特点基础上,设计了三种适用于竖轴变偏角潮流水轮机的叶片控制机构,并分别给出了工作原理和装配图,介绍了叶片控制机构的实现方法.最后对三种控制机构的性能、造价等因素进行比较,为进一步的模型试验奠定了基础.     

船舶潮流能发电装置增速机构

潮流能是一种重要的清洁能源,与其他能源相比,潮流能具有很多方面的优点。船舶通过安装潮流能发电装置可以对潮流能进行有效利用,达到减少污染,提高能源利用率的目的。但是由于潮流能的特性以及发电机的自身因素,电机转速一般比较低,要达到发电机额定的转速,必须通过增速机构来实现。本文对船舶潮流能发电装置进行设计与研究,重点设计装置中的增速机构。     

渔船节能技术中潮流能发电的应用设计

本文介绍了现有的节能方法,提出在渔船锚泊时应用潮流能发电技术.研究设计了潮流能发电系统中的水轮机、发电机及调节器.这一设计解决了渔船在锚泊时用传统柴油机做原动机供电带来的资源浪费与环境污染问题,同时也解决了一些锚泊船用蓄电池来维持供电时供电时间短的问题.     

船舶轮机叶片失效与改进分析研究

针对在水介质中工作的船舶轮机叶片,基于有限元法建立了典型的叶片模型,为了对比有限元网格划分对分析结果的影响,对叶片模型进行了不同网格划分,获得叶片的应力场和位移场的分布,为叶片失效分析提供技术支持;同时为了防止叶片断裂失效,降低叶片应力,对结构采用了卸载槽的改进设计,分别对不同半径的卸载槽叶片结构进行了应力和应变分析,得出采用半径为10mm的卸载槽结构设计利于应力水平降低,可提高叶片的工作寿命。     

基于有限元法的船舶轮机叶片改进设计研究

为了对船舶轮机叶片进行改进优化,本文通过建立的叶片有限元模型,计算轮机叶片在以水作为介质状态下的应力和应变数据,并对应力和应变数据进行可靠性分析,同时为了保证轮机叶片的正常工作,通过对轮机叶片的材料进行改进,利用多物理场有限元仿真软件COMSOL,计算3种不同材料的轮机叶片在流场中的应力和应变并进行对比,对轮机叶片的设计和改进具有重要的参考价值。     

渔船锚泊潮流发电装置的设计

针对中小型渔船在抛锚时的节能用电问题,提出了一种可以利用潮流能发电的小型船用发电装置。首先简单介绍了其基本组成及工作原理,再就其水轮机的设计、硅整流发电机以及调节器的选择进行了研讨。设计出简单、实用、造价便宜的锚泊船用潮流发电装置。该装置在渔船抛锚停泊时可以施放、启动进行发电,既环保又有效的解决渔船抛锚时的用电问题,当渔船航行、作业时又可将其收回,不影响渔船正常航行;并且,在发电过程中,不管潮流流向如何,由于渔船是抛锚状态,渔船可随着潮流流向而随时改变渔船朝向,使安装在船尾的水轮机都能正常工作。     

潮流能发电监控系统的虚拟显示器设计

本文以数字信号处理器芯片、复杂可编程逻辑器件及USB接口芯片为主要硬件设计一个虚拟显示器,用于显示潮流能水轮机的扭矩、速度以及水流速度、方向等关键参数。该显示器由信号调理、A/D变换、逻辑控制、数据处理等部分组成,还通过USB总线与主机连接。仿真结果表明,虚拟显示器的功能加载与更新能够由软件实现,具有实时显示、操作灵活、多功能等优点。     

新型波能发电装置的模型设计及试验研究

为了开发和利用海洋中蕴含的波浪能,设计了一种以漂浮浮体作为波能采集装置的新型波能发电系统。此新型漂浮式波能发电装置与其他波能发电装置相比,具有结构简单、适用性强、维护方便、不受水深限制等优点。采用理论分析与模型试验相结合的方法,研究浮体初始吃水深度和入射波波高变化对波能采集浮筒运动的影响。实验结果表明：波能装换效率达到12.17%,验证了模型试验设计的可行性,并对漂浮式波能发电装置的实物设计具有指导意义。     

叶轮级数对一种潮流水轮机水动力性能的影响研究

为了进一步提高潮流能水轮机叶轮的能量捕获性能(获能效率),对一种多级获能潮流水轮机叶轮进行了研究。利用ANSYS16.0 中的CFX流体仿真模块对一种潮流水轮机的叶轮级数进行了数值计算,对不同级数的叶轮进行水动力性能模拟,考察一、二、三级叶轮在不同流速下呈现的速度、压力分布以及流场压差变化情况,并通过样机实验进行了验证。结果表明,叶轮级数的增加可以提高轮机对水流能量的捕获性能;就各个流速工况下的整体获能系数而言,三级叶轮最佳,但启动性能有所下降,三级叶轮启动流速在0.75m/s左右;三级叶轮的最优水速在1.5m/s左右,理想状态下获能效率可达51%上下。     

含惯性摆发电装置之浮标的水动力分析

文章利用拉格朗日方程推导了含惯性摆波能发电装置之浮标在规则波作用下的七自由度运动方程。为了验证所推导公式的正确性,制作了一个物理模型,并对无负载阻尼工况在水槽中进行了模型试验。借助商业软件AQWA-LINE计算浮标的附加质量、辐射阻尼系数及波浪扰动力。利用文中推导的方程,计算了浮标及摆锤的运动响应,并将理论计算得到的结果与实验结果进行了比较。最后,分析了负载阻尼系数对浮标纵摇运动、摆锤纵摇运动、摆锤相对纵摇运动及波能转换效率的影响。     

顶浪、斜浪中复合材料双体艇艇体结构耦合响应数值分析

采用流固耦合（Fluid-Structure Interaction,FSI）的艇体波浪载荷和结构响应的数值分析方法,对顶浪、斜浪中复合材料双体艇结构的动态响应进行研究。分别建立了完整的复合材料艇体有限元模型以及流场模型,基于数值水池造波技术,通过计算获得了顶浪、斜浪中复合材料艇体结构的时域动态响应结果,选取高应力梯度区域,通过网格加密重构同时获得了复合材料的层间应力。选取具有代表性的前10大等效应力与内外面板最值主应力,在将 FSI与传统基于经验公式的有限元法（Finite Element Method,FEM）的结果对比中发现,FSI中拱、中垂的计算结果更接近于 FEM弯扭组合工况,而采用《钢制双体船直接计算指南》计算复合材料双体艇时,所用经验公式的顶浪航行波浪载荷计算值偏小。     

直流电力系统短路限流装置研究

随着舰船电力系统容量的增加,其短路电流水平不断提高,急需研究一种分断速度快、限流能力强的新型限流保护装置。混合型限流熔断器相对于普通限流熔断器具有功率损耗低、限流能力强的优点。文中介绍了两种新型限流熔断器的结构组成、工作原理和特性,指出被动式混合型熔断器与电子控制的主动式混合型限流熔断器相比,因其无需外部电源、传感器及电子控制单元,可靠性更高且体积更小。     

基于AQWA的波浪能发电装置主浮体水动力特性研究

利用水动力计算软件AQWA对双浮体式振荡浮子波浪能发电装置主浮体进行仿真分析,对不同尺寸垂荡板的主浮体进行建模仿真,并就各自RAOs、激振力、附加阻尼和附加质量进行频域分析。结果表明,在波浪频率低于0.3 Hz时,垂荡板尺寸对其影响尤为明显;当波浪频率分别大于0.2 Hz、0.36 Hz和0.35 Hz时,垂荡板尺寸分别对RAOs、激振力和附加阻尼失去影响;对于同一吃水线、不同垂荡板尺寸的主浮体,波浪频率对其附加质量有较大影响,且垂荡板尺寸越大影响越严重。     

三维竖轴潮流水轮机水动力性能研究

竖轴水轮机作为潮流能转换为电能的核心装置,其水动力性能的优劣将会直接影响到整体发电系统的效率。为了研究大型竖轴水轮机叶片安装角对水轮机水动力性能的影响,基于多参考系模型(MRF),采用Fluent软件对流场中的模型进行3D数值模拟。在转速和来流速度保持不变,改变安装角时,分析同种翼型5个不同安装角叶片对潮流能水轮机的水动力性能的影响。同时分析在同一安装角和旋转速度条件下,不同来流速度对水轮机水动力性能的影响。结果表明,叶片安装角对竖轴潮流水轮机的能量利用率影响较大,来流速度对水轮机叶片表面的静压力和输出功率具有一定的影响。研究结果对今后竖轴水轮机的设计和生产具有借鉴意义。     

系泊状态下漂浮式潮流能电站水动力性能试验研究

本文以漂浮式潮流能电站系统为研究对象,针对其在系泊状态下是否搭载水轮机两种形式,对载体模型进行不同波浪参数下的运动特性试验.实验首先对载体在自由状态下的运动特性进行校核,当试验数据与理论计算数据吻合后,对载体在系泊状态下的运动响应特性进行试验研究.研究载体在不同搭载状态和不同波浪参数下的水动力响应,分析该潮流能电站载体在浪、流作用下的运动规律.     

深水SPAR风机系统全耦合动力响应分析研究

文章采用联合开发的计算程序对深水SPAR风机的浮体、锚泊和风机各子系统进行了水—气动力的全耦合数值分析,研究了深水浮式风机系统的动力响应特点。浮体水动力计算采用基于二阶精度的混合波浪模型(Hybrid Wave Model)的MORISON公式,锚泊系统采用细长杆理论通过非线性有限元方法实现,风机系统的空气动力分析采用基于多体气动弹性理论的FAST模块。以浮体控制方程为主体,通过模块间的载荷与位移传递在每个时间步上迭代求解,形成完全耦合的时域分析方法。通过对NREL的5MW SPAR风机系统在随机海况下的水动力响应分析,验证了该方法的有效性,并分析了浮式风机子系统间的混合动力作用。     

新型捕能消波浮式防波堤数值模拟与试验研究

采用数值模拟和物理试验研究方法,研究了新型捕能消波浮式防波堤savonius型桨叶两种布置形式的捕能及消波性能。利用STAR-CCM+数值仿真软件,通过调用重叠网格、时间二阶离散、增加数值迭代的方法,建立了浮式防波堤三维水动力模型并进行数值模拟。研制了该防波堤物理试验系统,测试浮式防波堤捕能消波性能,综合分析数值模拟与物理试验的结果。结果表明,该新型浮式防波堤在桨叶转动频率与波浪频率相近时捕能功率最大,桨叶并列布置方式的消波性能比桨叶垂直布置方式更为优越。